ISO 13374: Masinate seisundijälgimine ja diagnostika — Andmetöötlus, kommunikatsioon ja esitlus
ISO 13374 on üks mõjukamaid standardeid tööstuslike asjade interneti ja seisundi jälgimine tarkvara valdkonnas. Selle asemel, et määratleda, kuidas mõõtmist teostada, lahendab see hoopis teistsuguse probleemi: interoperability — kuidas eri anduritest, andmekogumisseadmetest ja analüüsiplatvormidest pärinevad andmed saavad vabalt liikuda ilma patenteeritud tõketeta. Standard määrab kindlaks standardiseeritud, avatud arhitektuuri seisundijälgimisandmete töötlemiseks, salvestamiseks ja vahetamiseks ning on tihedalt seotud Machinery Information Management Open Systems Alliance'i (MIMOSA) arhitektuuriga, millele see tugineb. Eesmärgiks on seisundijälgimistehnoloogia jaoks “ühenda ja kasuta” keskkond ning standardi tuumaks on kuueplokist funktsionaalne mudel, mis jälgib teekonda toorsignaalist selge hooldusotsuseni.
1. Kokkuvõte: mida ISO 13374 saavutada soovib
Kus mõõtmisele orienteeritud standardid ütlevad teile mida mida mõõta ja millise piirväärtuse suhtes, reguleerib ISO 13374 kuidas informatsioon liigub ja on struktureeritud pärast selle kogumist. See täiendab mõõtmis- ja protseduuristandardeid, mitte ei konkureeri nendega: vibratsiooniraskusastme standard nagu ISO 20816-1 (ISO 10816 kaasaegne järglane) määrab häiretasemed, üldine seisundijälgimisstandard ISO 13373-1 kirjeldab vibratsioonijälgimise protseduuri ning üldine ISO 17359 sätestab üldise seisundijälgimise strateegia — samas kui ISO 13374 määratleb avatud andmearchitektuuri, mis kannab tulemusi süsteemide vahel. Standard avaldatakse mitmetes osades ning kirjeldab kihilist infosüsteemi arhitektuuri; selle tuumaks on funktsionaalne plokk-diagramm kuue võtmekihiga, mis esindavad andmevoogu igas seisundijälgimissüsteemis.
2. Kuus funktsionaalset plokki
Mudelit on kõige parem käsitleda torujuhtmena. Iga plokk tarbib eelmise väljundit ja toodab midagi täiuslikumat — alates tooringpingest allosas kuni rakendatava soovituseni ülal.
-
1. DA — andmehankimise plokk:
See on alusplokk, sild füüsilise masina ja digitaalse seisundijälgimissüsteemi vahel. DA plokk liidestub otse anduritega — näiteks kiirendusmõõturid, lähedusandurid, temperatuuriandurid, või rõhuanduritega — ning kogub nende toodetud töötlemata, analoog- või digitaalsignaalid. See vastutab kõigi madaltaseme riistvara toimingute eest: anduri toitega varustamise eest (näiteks IEPE toide kiirendusmõõturitele), signaalitingimiste eest nagu võimendamine ja filtreerimine soovimatute mürade eemaldamiseks, ning analoog-digitaalmuunduse (ADC) teostamise eest. Selle väljundiks on digiteeritud toorvalimite voog — tavaliselt aja lainekuju — mis edastatakse järgmisele plokile.
-
2. DM — andmetöötlusplokk:
See on seiresüsteemi arvutuslik mootor. See võtab vastu DA-plokist tuleva töötlemata digiteeritud andmevoo (näiteks ajavormis lainekuju) ja teisendab selle analüüsiks sobivama kujuga andmetüüpideks. Selle põhifunktsioon on standardiseeritud signaalitöötlus — eelkõige Kiire Fourier' teisendus (FFT), mis teisendab ajavaldkonna signaali sageduspiirkonna spekter. Muud selle ploki ülesanded hõlmavad lairibaliste mõõdikute arvutamist, nagu üldine RMS väärtused, digitaalse integreerimise teostamine kiirenduse teisendamiseks kiirus või nihe, ning täpsemate protsesside käivitamine, nagu demoduleerimine või ümbriku analüüs veerelementlaagrite rikete iseloomulike kõrgsageduslike löökide tuvastamiseks.
-
3. SD — State Detection Block:
See plokk tähistab kriitilist üleminekut andmetöötlusest automatiseeritud seisundi tuvastamisele. See võtab DM-plokist töödeldud andmed (RMS-väärtused, konkreetsete sageduste amplituudid, spektraalsagedusalad) ja rakendab loogilisi reegleid masina tööseisundi määramiseks — siin tuvastatakse probleem esimest korda. Selle põhifunktsioon on läviväärtuste kontroll: see võrdleb mõõdetud väärtusi eelnevalt määratud häiresihtidega, nagu ISO 20816 (endine ISO 10816) tsoonipiirid või kasutaja poolt määratud protsentuaalsed muutused võrreldes algtaseme. Selle alusel määratakse andmetele diskreetne seisund — “Normaalne,” “Vastuvõetav,” “Hoiatus” või “Oht” — teisendades töötlemata numbrid käivitatavaks teabeks, mida saab edastada diagnostikasse või kasutada koheseks äratus.
-
4. HA — Health Assessment Block:
See plokk toimib diagnostikasüsteemi “ajuna”, vastates küsimusele: “Mis on probleem?” See võtab vastu seisunditeabe (nt “Hoiatuse” staatuse) DM-plokist ja rakendab analüütilist intelligentsi anomaalia konkreetse algpõhjuse leidmiseks. Siin käivitub diagnostikaloogika — alates lihtsatest reeglipõhistest süsteemidest kuni keerukate tehisintellekti algoritmideni. Näiteks kui DM-plokk märgistab kõrge vibratsiooni sagedusel, mis on täpselt kaks korda suurem kui võlli pöörlemissagedus (2X), seostab reeglipõhine loogika selle mustri ja väljastab diagnoosi “tõenäoline võlli joondusviga.” Kui hoiatus on mittesünkroonsel kõrgsagedusliku tipuga iseloomuliku külgribad, see diagnoosiks spetsiifiliselt laagri defekt. Väljundiks on masina komponendi konkreetne tervisehinnang.
-
5. PA — Prognostic Assessment Block:
See plokk esindab ennustav hooldus, püüdes vastata olulisele küsimusele: “Kui kaua saab see veel ohutult töötada?” See võtab HA-plokist konkreetse rikke diagnoosi ja ühendab selle ajalooliste trend andmetega, et prognoosida rikke edasist arengut. See on kõige keerukam kiht, mis kasutab sageli masinõppe mudeleid või rikke füüsika mudeleid, et ekstrapoleerida praegune degradeerumise kiirus ja hinnata komponendi Järelejäänud kasulik eluiga (RUL) . Kui HA-plokk tuvastab laagririkke, analüüsib PA-plokk, kui kiiresti rikesagedused on viimaste kuude jooksul kasvanud, et prognoosida, millal need jõuavad kriitilise tasemeni. Väljundiks pole mitte ainult diagnoos, vaid ka tegevuse ajakava — see on prognosis.
-
6. AG — Advisory Generation Block:
See on viimane ja kasutaja vaatenurgast kõige kriitilisem kiht, sest see teisendab kõik alusandmed ja analüüsi käivitatavaks teabeks. AG-plokk edastab madalamate kihtide tulemused operaatoritele, usaldusväärsusinseneeridele ja hooldusplaneerijatele — esitades õige teabe õigele isikule õiges vormingus. See võib tähendada intuitiivseid juhtpaneele värvikooditud tervise näitajatega, automaatselt genereeritud e-posti või tekstsõnumite hoiatusi või üksikasjalikke diagnostilised aruanded spektraalsete ja lainekuju graafikutega ning eelkõige selgeid hooldussoovitusi. Tõhus AG-plokk ei teata pelgalt, et laagril on rike; see annab täieliku nõuande, näiteks: “Mootoril tuvastati sisemise raja defekt välimises laagris. Eeldatav järelejäänud tööiga on 45 päeva. Soovitus: planeerida laagri vahetus järgmisel planeeritud seiskamisel.”
3. Põhimõisted
- Koostalitlusvõime: ISO 13374 peamine eesmärk. Ühise raamistiku ja andmemudeli määratlemisega võimaldab see ettevõttel kasutada tarnija A andureid, tarnija B andmete kogumise süsteemi ja tarnija C analüüsitarkvara ning lasta neil kõigil koos toimida.
- Avatud arhitektuur: standard edendab avatud, mittepropritaarseid protokolle ja andmevorminguid, välistades tarnijasõltuvuse ning soodustades innovatsiooni kogu seisundijälgimise tööstuses.
- MIMOSA: Standard põhineb suuresti MIMOSA organisatsiooni tööl. MIMOSA C-COM-i (Common Conceptual Object Model) mõistmine on ISO 13374 üksikasjaliku rakendamise mõistmiseks võtmetähtsusega.
- Andmetest otsusteni: kuueplokk-mudel pakub loogilist teed tooranduri mõõtmistest (andmehõive) rakendatavate hooldusnõuanneteni (nõuannete genereerimine), moodustades kaasaegse ennustava hooldusprogrammi digitaalse selgroo ja loomulikku aluse seisukorrapõhine hooldus.
4. Standardi koht praktikas
ISO 13374 on teadlikult vaikiv instrumentide ja lävendite osas, mis teebki selle võimsaks: see lubab tööriistaketi ülejäänud osadel areneda iseseisvalt. Tüüpilises töökindlusprogrammis asub see kõrvuti standarditega, mis määratlevad mida mõõdetakse ja kui tõsine milline on tulemus. SD-ploki toitvad lävendiväärtused pärinevad tõsidusstandartitest ja teie enda lähteandmetest; PA-ploki prognostilised mudelid toetuvad andmetele, mida arhitektuur on usaldusväärselt säilitanud. Praktilised abivahendid sobituvad sellesse pildisse sujuvalt — a seisundijärelvalve parameetrite kalkulaator aitab seada alarmi- ja ohulävesid, mida SD-plokk rakendab, a seisundijärelvalve meetodi valija aitab valida tehnikaid, mida DA ja DM plokid rakendavad, ning an RUL-prognooside kalkulaator peegeldab PA-ploki tööd järelejäänud eluea hindamisel. Veebipõhiste juurutuste puhul on sama kuueploki voog aluseks veebiseire süsteemid ja telemetry mis kannab nende andmeid.
5. Välitöövahend virna põhjas
Iga ISO 13374 kiht sõltub lõppkokkuvõttes DA ja DP plokkide usaldusväärsetest toorsetest andmetest — kui hõive või töötlus on puudulik, ei päästa järeldust ükski ennustav arukus. Just siin teenib oma koha võimekas välitöövahend. Kaasaskantav kahekanaliline analüsaator, näiteks Balanset-1A täidab DA ja DM rolle ühes käeshoitavas seadmes: toidab ja loeb kiirendusandureid, salvestab ajavormingus lainekuju, arvutab FFT-spektri ja üldise RMS-väärtuse ning esitab tulemuse seisundi tuvastamiseks. Kui masin on DM- või HA-kihil märgistatud ja selgub, et selle põhjuseks on tasakaalutus, sulgeb sama seade ahela põllu tasakaalustamine rootori tasakaalustamisega selle enda laagrites — meeldetuletus, et andmearchitektuur on loodud tegelike parandusmeetmete läbiviimiseks tootmisplatsil, mitte ainult armatuurlaua täitmiseks.
6. Ametlik standard
ISO 13374 avaldatakse Rahvusvahelise Standardiorganisatsiooni poolt mitmes osas: üldiste juhiste osa kehtestab funktsionaalsed plokid ning hilisemad osad käsitlevad andmete töötlemist ja töödeldud andmete esitamist. Autoriteetne täistekst — sealhulgas iga ploki ametlikud definitsioonid ja seotud andmemudel — on saadaval ostmiseks ametlikust ISO poest, kus standard on loetletud oma ISO viitenumbri all. Ülaltoodud kokkuvõte on mõeldud igapäevaseks tehnikakasutuseks piisavalt iseseisvana, kuid avaldatud standard jääb vastavuse ja üksikasjaliku rakendamise määravaks allikaks.
